Cambios en la expresión génica inducidos por las mitramicinas

Abstract

[spa] En esta tesis doctoral se ha examinado la interferencia de fármacos que se unen al DNA con la interacción de factores de transcripción en los promotores de genes sobre-expresados en algunos tipos de cáncer. El tratamiento de células humanas HCT116 de carcinoma de colon y A2780 de carcinoma de ovario con concentraciones nanomolares sub-letales de dos nuevos análogos de la Mitramicina A: Mitramicina SK (MSK) y demicarosil-3-D-β-D-digitoxosil-Mitramicina SK (DIG-MSK), produjo cambios en los perfiles de expresión génica que se relacionaron con la respuesta celular. Se ha obtenido información acerca del mecanismo de acción de DIG-MSK, comparándolo con la MSK en células HCT116. DIG-MSK se comportó como un agente antiproliferativo más eficiente, en cuanto resultó (de acuerdo a su IC75) aproximadamente 2 veces más potente en inhibir el crecimiento celular, induciendo una muerte por apoptosis/apoptosis secundaria. En ambas líneas celulares, DIG-MSK moduló la expresión de un amplio número de genes, según se desprende de los análisis cuantitativos mediante qRT-PCR y microarrays. Muchos de los genes reprimidos tras el tratamiento farmacológico están implicados en la progresión tumoral y participan en procesos biológicos y funciones moleculares relacionadas con transcripción y su regulación celular, incluyendo la actividad de factores de transcripción. El factor de transcripción Sp1, activó la mayoría de los genes reprimidos por los fármacos y participó también en el aumento de la regulación de algunos genes principalmente relacionados con la respuesta a condiciones de estrés, entre ellos p21WAF1/CDKN1A implicado en la parada de las células en los puntos de control G1 y G2/M. El control de la expresión génica por otros factores de transcripción (CREB, E2F y EGR1) que, al igual que Sp1, reconocen regiones ricas en C/G en promotores, también se alteró tras el tratamiento con los nuevos análogos de la Mitramicina A. Los cambios en la distribución del ciclo celular y los niveles proteicos después de los tratamientos con cada fármaco fueron consistentes con los cambios observados en la expresión génica. La influencia de DIG-MSK sobre la transcripción génica en las líneas tumorales evaluadas junto a su perfil farmacológico mejorado, nos provee de una “proof-of-concept” que puede facilitar su entrada en pruebas pre-clínicas para el tratamiento de los cánceres de colon y ovario.

[eng] This Ph.D. thesis examines the interference of DNA-binding drugs with the interaction of transcription factors in promoters of over-expressed genes found in certain cancers. The treatment of human HCT116 colon carcinoma cells and A2780 ovarian carcinoma cells with sublethal nanomolar concentrations of two new analogs of Mithramycin A: mithramycin SK (MSK) and demycarosyl-3-D-β-D-digitoxosyl-mithramycin SK (DIG- MSK), produced changes in the gene expression profiles that were associated with the cellular response. To obtain information about the mechanism of action of DIG-MSK, we compared its antitumor effects with those of MSK in HCT116 cells. DIG-MSK showed more efficient anti-proliferative effects (according to its IC75) by inhibiting cell growth. We also analyzed the final fate of cells that were mainly dying by apoptosis/secondary apoptosis. In both tumor cell lines, DIG-MSK modulated the expression of a large number of genes as seen by quantitative qRT-PCR and microarray analysis. Many of the genes down-regulated after drug treatments are involved in tumor progression and in a variety cell processes and molecular functions related to transcription and cell regulation, including transcription factors activity. Sp1 transcription factor regulated most of the genes down-regulated by the drugs as well as other genes mainly involved in response to cell stress, among them p21WAF1/CDKN1A, which participates in halting cells at the G1 and G2/M checkpoints. The binding of other transcription factors involved in gene expression control, such as CREB, E2F and EGR1 that also recognize C/G-rich regions was also altered after treatment with the new analogs. Changes in cell cycle distribution and protein levels after treatment with every analog were consistent with the changes observed in gene expression. The influence of DIG-MSK on gene transcription in the tumor cell lines evaluated together with its improved pharmacological profile provides us with a "proof-of-concept" that might facilitate its entry into pre-clinical trials for the treatment of colon and ovary tumors.